土力学课件 第五章 土的抗剪强度

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1、土的坑剪强度学习目标学习目标掌握土的抗剪强度表示方法和抗剪强度指标的测定方法，学会利用土的极限平衡条件分析土中平衡状态的方法。学习基本要求学习基本要求1.掌握抗剪强度公式，熟悉抗剪强度的影响因素2．掌握摩尔一库仑抗剪强度理论和极限平衡理论3．掌握抗剪强度指标的测定方法4．掌握不同固结和排水条件下土的抗剪强度指标的意义及应用5．了解应力路径的概念5.1土的强度概念（1）抗压强度抗剪强度抗拉强度土的强度概念在使用一种建筑材料考虑其力学特性时，首先要提到强度问题，也就会联想到应力应变关系，以一种材料如刚材，可以作同一条关系曲线，可以分析其在某一应力下材料发生的应变。并

2、能确定在多大的应力作用下材料发生破坏，而对于到目前为止还没有能找到这样一条普遍适用的应力-应变曲线。5.1土的强度概念（２）对一般建筑材料，有抗拉，抗压，抗剪切三个强度，而对于土一般不考虑取抗拉强度（除特殊情况）由于土是散粒体，没有被压坏的问题，土体受压后愈来愈密实。5.1土的强度概念（３）所以土受压力作用不以强度控制，而是以变形沉降控制，土的强度一般以抗剪能力的大小控制，土体受破坏一般呈现破裂状态，破裂以前的剪应力超过了土的抗剪强度，土体发生相对滑动而产生破坏，而且研究土的抗剪强度要比研究土的应力应变关系容易的多，所以，从土的抗剪强度研究土的极限状态是土力学中

3、一个很重要的问题。无粘性土：散粒，颗粒只有重力作用，无抗拉强度。5.1土的强度概念（４）粘性土：有一定的抗拉强度，颗粒间有粘聚力，以前不为人们注意，坝体，心墙沉降大，产生剪应力，反映在坝顶心墙上，分解为拉应力，出现纵向裂缝。5.1土的强度概念（５）土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。在外荷载作用下，土体中将产生剪应力和剪切变形，当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破坏。工程实践和室内试验都证实了土是由于受剪而产生破坏，剪切破坏是土体强度破坏的重要特点，因此，土的强度问题实质上

4、就是土的抗剪强度问题。5.1土的强度概念（６）在工程实践中与土的抗剪强度有关的工程问题主要有三类：第一类是以土作为建造材料的土工构筑物的稳定性问题，如土坝、路堤等填方边坡以及天然土坡等的稳定性问题（图5-la）；5.1土的强度概念（７）第二类是土作为工程构筑物环境的安全性问题，即土压力问题，如挡土墙、地下结构等的周围土体，它的强度破坏将造成对墙体过大的侧向土压力，以至可能导致这些工程构筑物发生滑动、倾覆等破坏事故（图5-1b）；5.1土的强度概念（８）第三类是土作为建筑物地基的承载力问题，如果基础下的地基土体产生整体滑动或因局部剪切破坏而导致过大的地基变形，将会

5、造成上部结构的破坏或影响其正常使用功能（图5-1c）。有关土的强度破坏的工程实例如下：5.1土的强度概念（９）（图5-1c）（图5-1b）（图5-1a）5.1土的强度概念（１０）5.1土的强度概念（１１）加拿大特朗斯康谷仓（1）加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形，长59.44m，宽23.47m，高31.00m，容积36368m3。谷仓为圆筒仓，每排13个圆筒仓，5排，一共65个圆筒仓组成。谷仓的基础为钢筋混凝土筏基，厚61cm，基础理深3.66m。谷仓于1911年开始施工，1913年秋完工。谷仓自重20000t，相当于装满谷物后满载总重量的42.5％

6、。1913年9月起往谷仓装谷物，仔细地装载，使谷物均匀分布。10月，当谷仓装了31822m3谷物时，发现1小时内垂直沉降达30.5cm。结构物向西倾斜，并在24小时内谷仓倾倒，倾斜度离垂线达26°53′。谷仓西端下沉7.32m，东端上抬1.52m。加拿大特朗斯康谷仓（2）近代世界上最严重的建筑物破坏之一是美国的一座水泥仓库。这座水泥仓库位于纽约市汉森河旁。建筑地基土分四层：表层为黄色粘土，厚5.5m；第二层为青色粘土，标准贯入试验N＝8击，承载力为84～105kPa，层厚17.0m；第三层为碎石夹粘土，厚度较小，仅1.8m；第四层为岩石。水泥仓库上部结构为圆筒

7、形，直径d＝13m，基础为整块板式基础，基础理深2.8m，位于表层黄色粘土中部。美国纽约某水泥仓库加拿大特朗斯康谷仓严重倾倒，是地基整体滑动强度破坏的典型工程实例。1913年10月18日谷仓倾倒后，上部钢筋混凝土筒仓坚如盘石，仅有极少的表面裂缝。1914年水泥筒仓地基软粘土严重超载，引起地基土剪切破坏而滑动。地基滑动使水泥筒仓倾倒呈45°，地基土被挤出地面，高达5.18m。与此同时，离筒仓净距23m以外的办公楼受地基滑动的影响，发生倾斜。5.1土的强度概念（１2）5.1土的强度概念（１3）当这座水泥仓库第一次发生大量沉降灾难的预兆时，如果立即卸除储藏的极重的水泥

8、，很容易挽救，可以在仓库